(57)【要約】【課題】絶縁膜の膜厚を電気的に検査することによって、半導体装置の製造プロセスの管理を容易に行うことができ、さらに、不良原因の特定を速やかに、かつ簡易に行うことができる半導体装置の検査方法を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置の検査方法は、絶縁膜を挟む導電部を有する半導体装置を準備する工程と、導電部に電圧を印加して、絶縁膜の容量を測定する工程と、絶縁膜の容量に基づいて、絶縁膜の膜厚を検査する工程と、を含む。【選択図】図６
2010050370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜を挟む導電部を有する半導体装置を準備する工程と、
前記導電部に電圧を印加して、前記絶縁膜の容量を測定する工程と、
前記絶縁膜の容量に基づいて、前記絶縁膜の膜厚を検査する工程と、
を含む、半導体装置の検査方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記半導体装置は、
第１導電部と、
前記第１導電部の上方に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上方に形成された第２導電部と、
前記第２導電部の上方に形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜の上方に形成された第３導電部と、
を含み、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、
前記第３導電部と、
前記第２絶縁膜の凹部に形成され、前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、
を有する第１モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第１モニタ部の容量に基づいて、前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査する、半導体装置の検査方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記半導体装置は、
前記第２導電部と、
前記第３導電部と、
前記第２絶縁膜のコンタクトホールに形成され、前記第２導電部および前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、
を有するコンタクト部を含み、
前記第１モニタ部の前記導電層は、前記コンタクト部の前記導電層より長く、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査することによって、前記コンタクトホールを形成するためのオーバーエッチング量を検査する、半導体装置の検査方法。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記第１モニタ部の前記導電層は、複数設けられている、半導体装置の検査方法。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかにおいて、
前記第１モニタ部の前記導電層の幅は、前記コンタクト部の前記導電層の幅と同じである、半導体装置の検査方法。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかにおいて、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、前記第３導電部と、を有する第２モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
さらに、前記第２モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第１モニタ部の容量と、前記第２モニタ部の容量と、に基づいて、前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査する、半導体装置の検査方法。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかにおいて、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、
前記第３導電部と、
前記第２絶縁膜の凹部に形成され、前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、
を有する第３モニタ部を含み、
前記第３モニタ部の前記導電層が形成されている凹部の穴径は、前記第１モニタ部の前記導電層が形成されている凹部の穴径より大きく、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の容量に基づいて、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査し、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、を検査することによって、前記コンタクトホールを形成するためのオーバーエッチング量を検査する、半導体装置の検査方法。
【請求項８】
請求項３ないし６のいずれかにおいて、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、
前記第２絶縁膜の凹部に形成された前記第３導電部と、
を有する第３モニタ部を含み、
前記第３モニタ部の前記第３導電部が形成されている凹部の穴径は、前記第１モニタ部の前記導電層が形成されている凹部の穴径より大きく、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の容量に基づいて、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査し、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、を検査することによって、前記コンタクトホールを形成するためのオーバーエッチング量を検査する、半導体装置の検査方法。
【請求項９】
請求項２ないし８のいずれかにおいて、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、前記第２導電部と、を有する第４モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
前記第４モニタ部の前記第１導電部と前記第２導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第４モニタ部の容量に基づいて、前記第４モニタ部の前記第１導電部と前記第２導電部との間の絶縁膜の膜厚を検査する、半導体装置の検査方法。
【請求項１０】
請求項２ないし９のいずれかにおいて、
前記半導体装置は、
前記第２導電部と、前記第３導電部と、を有する第５モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
前記第５モニタ部の前記第２導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第５モニタ部の容量に基づいて、前記第５モニタ部の前記第２導電部と前記第３導電部との間の絶縁膜の膜厚を検査する、半導体装置の検査方法。
【請求項１１】
請求項２ないし１０のいずれかにおいて、
前記第１導電部は、金属またはポリシリコンからなり、
前記第２導電部および前記第３導電部は、金属からなる、半導体装置の検査方法。
【請求項１２】
請求項２ないし１０のいずれかにおいて、
前記第１導電部は、半導体基板に形成された不純物領域からなり、
前記第２導電部は、ポリシリコンからなり、
前記第３導電部は、金属からなる、半導体装置の検査方法。
【請求項１３】
絶縁膜を挟む導電部を有する半導体装置を準備する工程と、
前記導電部に電圧を印加して、前記絶縁膜の容量を測定する工程と、
前記絶縁膜の容量に基づいて、前記絶縁膜の膜厚を検査する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
モニタ部とコンタクト部を含む半導体装置であって、
前記半導体装置は、
第１導電部と、
前記第１導電部の上方に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上方に形成された第２導電部と、
前記第２導電部の上方に形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜の上方に形成された第３導電部と、
を含み、
前記モニタ部は、
前記第１導電部と、前記第３導電部と、前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、を有し、
前記コンタクト部は、
前記第２導電部と、前記第３導電部と、前記第２導電部および前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、を有し、
前記第１モニタ部の前記導電層は、前記コンタクト部の前記導電層より長い、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の検査方法、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の集積度ならびに特性を向上させるため、多層配線の傾向が進んでいる。多層配線は、一般的に、層間絶縁膜によって上下の配線間を絶縁分離されている。
【０００３】
このような事情から、層間絶縁膜の膜厚の検査、管理が極めて重要になってきている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、インラインによって光学的に膜厚を測定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−８３８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的の１つは、絶縁膜の膜厚を電気的に検査することによって、半導体装置の製造プロセスの管理を容易に行うことができ、さらに、不良原因の特定を速やかに、かつ簡易に行うことができる半導体装置の検査方法、半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置の検査方法は、
絶縁膜を挟む導電部を有する半導体装置を準備する工程と、
前記導電部に電圧を印加して、前記絶縁膜の容量を測定する工程と、
前記絶縁膜の容量に基づいて、前記絶縁膜の膜厚を検査する工程と、
を含む。
【０００７】
本発明に係る半導体装置の検査方法は、絶縁膜の膜厚を電気的に検査することによって、半導体装置の製造プロセスの管理を容易に行うことができ、さらに、不良原因の特定を速やかに、かつ簡易に行うことができる。
【０００８】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、
第１導電部と、
前記第１導電部の上方に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上方に形成された第２導電部と、
前記第２導電部の上方に形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜の上方に形成された第３導電部と、
を含み、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、
前記第３導電部と、
前記第２絶縁膜の凹部に形成され、前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、
を有する第１モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第１モニタ部の容量に基づいて、前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査することができる。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、
前記第２導電部と、
前記第３導電部と、
前記第２絶縁膜のコンタクトホールに形成され、前記第２導電部および前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、
を有するコンタクト部を含み、
前記第１モニタ部の前記導電層は、前記コンタクト部の前記導電層より長く、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査することによって、前記コンタクトホールを形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記第１モニタ部の前記導電層は、複数設けられていることができる。
【００１２】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記第１モニタ部の前記導電層の幅は、前記コンタクト部の前記導電層の幅と同じであることができる。
【００１３】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、前記第３導電部と、を有する第２モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
さらに、前記第２モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第１モニタ部の容量と、前記第２モニタ部の容量と、に基づいて、前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査することができる。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、
前記第３導電部と、
前記第２絶縁膜の凹部に形成され、前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、
を有する第３モニタ部を含み、
前記第３モニタ部の前記導電層が形成されている凹部の穴径は、前記第１モニタ部の前記導電層が形成されている凹部の穴径より大きく、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の容量に基づいて、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査し、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、を検査することによって、前記コンタクトホールを形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００１５】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、
前記第２絶縁膜の凹部に形成された前記第３導電部と、
を有する第３モニタ部を含み、
前記第３モニタ部の前記第３導電部が形成されている凹部の穴径は、前記第１モニタ部の前記導電層が形成されている凹部の穴径より大きく、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
さらに、前記第３モニタ部の容量に基づいて、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚を検査し、
前記第１モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、前記第３モニタ部の前記第１導電部と前記導電層との間の絶縁膜の膜厚と、を検査することによって、前記コンタクトホールを形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００１６】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、
前記第１導電部と、前記第２導電部と、を有する第４モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
前記第４モニタ部の前記第１導電部と前記第２導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第４モニタ部の容量に基づいて、前記第４モニタ部の前記第１導電部と前記第２導電部との間の絶縁膜の膜厚を検査することができる。
【００１７】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、
前記第２導電部と、前記第３導電部と、を有する第５モニタ部を含み、
前記絶縁膜の容量を測定する工程は、
前記第５モニタ部の前記第２導電部と前記第３導電部とに電圧を印加して容量を測定し、
前記絶縁膜の膜厚を検査する工程は、
前記第５モニタ部の容量に基づいて、前記第５モニタ部の前記第２導電部と前記第３導電部との間の絶縁膜の膜厚を検査することができる。
【００１８】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記第１導電部は、金属またはポリシリコンからなり、
前記第２導電部および前記第３導電部は、金属からなることができる。
【００１９】
本発明に係る半導体装置の検査方法において、
前記第１導電部は、半導体基板に形成された不純物領域からなり、
前記第２導電部は、ポリシリコンからなり、
前記第３導電部は、金属からなることができる。
【００２０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、
絶縁膜を挟む導電部を有する半導体装置を準備する工程と、
前記導電部に電圧を印加して、前記絶縁膜の容量を測定する工程と、
前記絶縁膜の容量に基づいて、前記絶縁膜の膜厚を検査する工程と、
を含む。
【００２１】
本発明に係る半導体装置は、
モニタ部とコンタクト部を含む半導体装置であって、
前記半導体装置は、
第１導電部と、
前記第１導電部の上方に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上方に形成された第２導電部と、
前記第２導電部の上方に形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜の上方に形成された第３導電部と、
を含み、
前記モニタ部は、
前記第１導電部と、前記第３導電部と、前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、を有し、
前記コンタクト部は、
前記第２導電部と、前記第３導電部と、前記第２導電部および前記第３導電部に電気的に接続された導電層と、を有し、
前記第１モニタ部の前記導電層は、前記コンタクト部の前記導電層より長い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
１．  半導体装置
（１）まず、検査の対象となる本実施形態に係る半導体装置について説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置１０００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る半導体装置１０００を模式的に示す平面図である。図１は、図２で示すＡ−Ａ線の断面図である。なお、図２では、第１モニタ１００以外の図示を省略している。
【００２４】
半導体装置１０００は、図１に示すように、半導体基板１０と、絶縁膜２０と、第１導電部５０と、第１絶縁膜３０と、第２導電部６０と、第２絶縁膜４０と、第３導電部７０と、を有する。
【００２５】
半導体基板１０は、第１導電型（例えばＰ型）のシリコン基板からなる。
【００２６】
絶縁膜２０は、半導体基板１０上に形成されている。絶縁膜２０は、例えば、二酸化シリコンからなる。絶縁膜２０は、層間絶縁膜であってもよいし、素子分離絶縁膜（例えば、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）層、セミリセスＬＯＣＯＳ層、トレンチ絶縁層）であってもよい。
【００２７】
第１導電部５０は、絶縁膜２０上に形成されている。第１導電部５０は、例えば、アルミニウムおよび銅の少なくとも１つを含む金属、ポリシリコンからなる。
【００２８】
第１絶縁膜３０は、第１導電部５０上および絶縁膜２０上に形成されている。第１絶縁膜３０は、例えば、二酸化シリコンからなる。第１絶縁膜３０は、例えば、層間絶縁膜である。
【００２９】
第２導電部６０は、第１絶縁膜３０上に形成されている。第２導電部６０は、例えば、アルミニウムおよび銅の少なくとも１つを含む金属からなる。
【００３０】
第２絶縁膜４０は、第２導電部６０上および第１絶縁膜３０上に形成されている。第２絶縁膜４０は、例えば、二酸化シリコンからなる。第２絶縁膜４０は、例えば、層間絶縁膜である。
【００３１】
第３導電部７０は、第２絶縁膜４０上に形成されている。第３導電部７０は、例えば、アルミニウムおよび銅の少なくとも１つを含む金属からなる。
【００３２】
半導体装置１０００は、図１に示すように、コンタクト部２００と、第１モニタ部１００と、第２モニタ部１２０と、第３モニタ部１４０と、第４モニタ部１６０と、第５モニタ部１８０と、を有する。
【００３３】
コンタクト部２００は、コンタクト部形成領域２００ａに形成されている。コンタクト部２００は、第２導電部６０と、第３導電部７０と、第２絶縁膜４０のコンタクトホール８４に形成され、第２導電部６０および第３導電部７０に電気的に接続された導電層９４と、を有する。コンタクト部２００の導電層９４は、第２導電部６０と第３導電部７０とを電気的に接続するプラグともいえる。
【００３４】
コンタクト部２００は、例えば、ＩＣ回路の一部である。
【００３５】
第１モニタ部１００は、第１モニタ部形成領域１００ａに形成されている。第１モニタ部１００は、第１導電部５０と、第３導電部７０と、第２絶縁膜４０の凹部８０に形成され、第３導電部７０に電気的に接続された導電層９０と、を含む。
【００３６】
第１モニタ部１００の導電層９０は、第２絶縁膜４０の厚さ方向（Ｙ方向）において、コンタクト部２００の導電層９４より長い。すなわち、第１モニタ部１００の導電層９０が形成されている凹部８０の深さ８０ｙは、コンタクト部２００の導電層９４が形成されているコンタクトホール８４の深さ８４ｙより深い。また、第１モニタ部１００の導電層９０の幅は、例えば、コンタクト部２００の導電層９４の幅と同じである。すなわち、第１モニタ部１００の導電層９０が形成されている凹部８０の穴径８０ｘは、コンタクト部２００の導電層９４が形成されているコンタクトホール８４の穴径８４ｘと同じである。導電層９０は、図２に示すように、複数設けられている。導電層９０は、図２では９つ設けられているが、その数は特に限定されない。
【００３７】
凹部８０は、図示はしないが、第１絶縁膜３０にまで達してもよい。ただし、凹部８０は、第１導電部５０までには、達していない。
【００３８】
第１モニタ部１００の第１導電部５０は、図２に示すように、パッド部５０ａを有する。同様に、第１モニタ部１００の第３導電部７０は、パッド部７０ａを有する。なお、図示はしないが、各モニタ部の導電部５０，６０，７０も、パッド部を有することができる。
【００３９】
第１モニタ部１００は、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加することにより容量Ｃ１００を測定することができる。詳細は後述する。
【００４０】
第２モニタ部１２０は、図１に示すように、第２モニタ部形成領域１２０ａに形成されている。第２モニタ部１２０は、第１導電部５０と、第３導電部７０と、を有する。第２モニタ部１２０は、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加することにより容量Ｃ１２０を測定することができる。
【００４１】
第３モニタ部１４０は、第３モニタ部形成領域１４０ａに形成されている。第３モニタ部１４０は、第１導電部５０と、第３導電部７０と、第２絶縁膜４０の凹部８２に形成され、第３導電部７０に電気的に接続された導電層９２と、を含む。
【００４２】
第３モニタ部１４０の導電層９２が形成されている凹部８２の穴径８２ｘは、第１モニタ部１００の導電層９０が形成されている凹部８０の穴径８０ｘ、およびコンタクト部２００の導電層９４が形成されているコンタクトホール８４の穴径８４ｘより大きい。また、第３モニタ部１４０の導電層９２が形成されている凹部８２の深さ８２ｙは、コンタクト部２００の導電層９４が形成されているコンタクトホール８４の深さ８４ｙより深い。凹部８２は、図示はしないが、第１絶縁膜３０にまで達してもよい。ただし、凹部８２は、第１導電部５０までには、達していない。
【００４３】
なお、図示はしないが、凹部８２には、第３導電部７０が形成されておらず、導電層９２のみが形成されていてもよい。また、凹部８２には、導電層９２が形成されておらず、第３導電部７０のみが形成されていてもよい。
【００４４】
第３モニタ部１４０は、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加することにより容量Ｃ１４０を測定することができる。
【００４５】
第４モニタ部１６０は、第４モニタ部形成領域１６０ａに形成されている。第４モニタ部１６０は、第１導電部５０と、第２導電部６０と、を有する。第４モニタ部１６０は、第１導電部５０と第２導電部６０とに電圧を印加することにより容量Ｃ１６０を測定することができる。
【００４６】
第５モニタ部１８０は、第５モニタ部形成領域１８０ａに形成されている。第５モニタ部１８０は、第２導電部６０と、第３導電部７０と、を有する。第５モニタ部１８０は、第２導電部６０と第３導電部７０とに電圧を印加することにより容量Ｃ１８０を測定することができる。
【００４７】
（２）次に、検査の対象となる半導体装置の製造方法について説明する。図３および図４は、本実施形態に係る半導体装置１０００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００４８】
図３に示すように、半導体基板１０上に絶縁膜２０を形成し、絶縁膜２０上に第１導電部５０を形成し、第１導電部５０上および絶縁膜２０上に第１絶縁膜３０を形成し、第１絶縁膜３０上に第２導電部６０を形成し、第２導電部６０上および第１絶縁膜３０上に第２絶縁膜４０を形成する。絶縁膜２０，３０，４０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。導電部５０，６０は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法、めっき法により形成される。
【００４９】
図３に示すように、第２絶縁膜４０をエッチングして、コンタクト部形成領域２００ａと、第１モニタ部形成領域１００ａと、第３モニタ部形成領域１４０ａとに、コンタクトホール８４と、凹部８０，８２と、を同時に形成する。エッチングは、例えばレジスト層（図示せず）をマスクとして行われる。エッチングでは、仮に、コンタクト部形成領域２００ａの第２導電層６０の厚さや、第２絶縁膜４０の厚さがばらついても、コンタクトホール８４の形成によって第２導電部６０の表面を露出することができるように、オーバーエッチングを行う。ここで、第１モニタ部形成領域１００ａと第３モニタ部形成領域１４０ａとには、第２導電層６０が形成されていないため、オーバーエッチングによってさらに第２絶縁膜４０がエッチングされ、凹部８０，８２は、−Ｙ方向に伸びることになる。したがって、凹部８０，８２の深さ８０ｙ，８２ｙは、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存する。すなわち、凹部８０，８２の深さ８０ｙ，８２ｙは、コンタクトホールの深さ８４ｙより深くなる。
【００５０】
図４に示すように、コンタクトホール８４と、凹部８０，８２とに、導電層９４，９０，９２をそれぞれ形成する。すなわち、導電層９０，９２の長さは、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存することになる。導電層９４，９０，９２の製造方法として具体的には、まず、コンタクトホール８４および凹部８０，８２を埋め込むように、第２絶縁膜４０上に、例えばタングステン層（図示せず）を形成する。タングステン層は、例えば、スパッタ法により形成される。次に、タングステン層を、コンタクトホール８４および凹部８０，８２内のタングステン層の上面が第２絶縁膜４０の上面とほぼ同一になるまで除去する。タングステン層の除去は、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish）法により行われる。このようにして、導電層９４，９０，９２が形成される。このとき、第３モニタ部形成領域１４０ａの凹部８２は、開口が大きいために（穴径８２ｘが大きいために）、凹部８２内に形成されていた導電層９２は、例えばほとんど除去されることになる。
【００５１】
図１に示すように、導電層９４，９０，９２上および第２絶縁膜４０上に、第３導電部７０を形成する。第３導電部７０は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法、めっき法により形成される。
【００５２】
以上の工程により、半導体装置１０００を製造することができる。
【００５３】
（３）次に、検査の対象となる本実施形態の変形例に係る半導体装置について説明する。図５は、本実施形態の変形例に係る半導体装置２０００を模式的に示す断面図である。以下、半導体装置２０００において、半導体装置１０００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
半導体装置２０００では、図５に示すように、第１導電部５２は、半導体基板１０に形成された第２導電型（例えばＮ型）の不純物領域からなる。第１導電部５２は、レジスト層（図示せず）をマスクとして、半導体基板１０にＮ型の不純物を注入することにより形成される。
【００５５】
また、半導体装置２０００では、第１絶縁膜３２は素子分離絶縁膜であり、第２導電部６２はポリシリコン層からなる。
【００５６】
２．  半導体装置の検査方法
次に、半導体装置の検査方法について説明する。本実施形態では、上述した半導体装置１０００を対象として検査を行うことができる。図６は、本実施形態に係る半導体装置１０００の検査方法を説明するための図である。
【００５７】
（１）まず、図６に示すように、絶縁膜を挟む導電部を有する半導体装置１０００を準備する（Ｓ１）。半導体装置１０００は、上述した製造方法により製造することができる。
【００５８】
（２）次に、図６に示すように、導電部に電圧を印加して、絶縁膜の容量を測定する（Ｓ２）。電圧の印加は、上述した各モニタ部の導電部５０，６０，７０のパッド部にプローブを接触させて行うことができる。
【００５９】
第１モニタ部１００では、図１に示すように、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加して、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００を測定することができる。第１モニタ部１００の容量Ｃ１００は、第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１０２と、第１導電部５０と第３導電部７０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１０４と、を有する。
【００６０】
第２モニタ部１２０では、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加して、第２モニタ部１２０の容量Ｃ１２０を測定することができる。第２モニタ部１２０の容量Ｃ１２０は、第１導電部５０と第３導電部７０との間の絶縁膜３０，４０の容量である。
【００６１】
第３モニタ部１４０では、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加して、第３モニタ部１４０の容量Ｃ１４０を測定することができる。第３モニタ部１４０の容量Ｃ１４０は、第１導電部５０と導電層９２および第３導電部７０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１４２と、第１導電部５０と第３導電部７０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１４４と、を有する。
【００６２】
第４モニタ部１６０では、第１導電部５０と第２導電部６０とに電圧を印加して、第４モニタ部１６０の容量Ｃ１６０を測定することができる。第４モニタ部１６０の容量Ｃ１６０は、第１導電部５０と第２導電部６０との間の第１絶縁膜３０の容量である。
【００６３】
第５モニタ部１８０では、第２導電部６０と第３導電部７０とに電圧を印加して、第５モニタ部１８０の容量Ｃ１８０を測定することができる。第５モニタ部１８０の容量Ｃ１８０は、第２導電部６０と第３導電部７０との間の第２絶縁膜４０の容量である。
【００６４】
（３）次に、図６に示すように、測定した絶縁膜の容量（各モニタ部の容量）に基づいて、絶縁膜の膜厚を検査する（Ｓ３）。下記式（１）のとおり、絶縁膜の厚さ（膜厚）ｄは、絶縁膜の容量Ｃに依存する。なお、下記式（１）において、εは絶縁膜の誘電率であり、Ｓは絶縁膜を挟んでいる導電部、導電層の面積である。
【００６５】
Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ      ・・・・・・      （１）
【００６６】
（３−１）第１モニタ部１００の容量Ｃ１００は、図１に示すように、第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１０２を含んでいる。そのため、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００に基づいて、第１モニタ部１００の第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚を検査することができる。また、上述したとおり、導電層９０の長さ（凹部８０の深さ８０ｙ）は、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存する。すなわち、第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚は、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存する。したがって、第１モニタ部１００により、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００６７】
より具体的には、例えば、半導体製造プロセスの電気的特性を測定する工程で、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００を、毎回または抜き取りで測定しておく。そして、予め、複数の第１モニタ部１００の容量Ｃ１００の平均値、および誤差等を考慮し、容量Ｃ１００の規格値を設定しておく。そうすれば、容量Ｃ１００の規格値と、測定した容量Ｃ１００と、を比較することにより、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を相対的に検査することができる。すなわち、測定した容量Ｃ１００が規格値から外れている場合、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチングの不良が発生していることがわかる。
【００６８】
測定した容量Ｃ１００が規格値より大きい場合は、上記式（１）より第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚が小さいため、オーバーエッチング量が大きいことがわかる。この場合には、第２コンタクト部２００の第２導電部６０の表面にエッチング生成物が発生する場合がある。エッチング生成物は、電気的特性の不良を引き起こす場合がある。測定した容量Ｃ１００が規格値より小さい場合は、上記式（１）より第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚が大きいため、オーバーエッチング量が小さいことがわかる。この場合には、第２コンタクト部２００の第２導電部６０と導電層９４が電気的に接続されない場合がある。
【００６９】
このように、第１モニタ部１００によって、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を電気的に検査することができるため、製造プロセスの管理を容易に行うことができ、また、不良原因の特定を速やかに、かつ簡易に行うことができる。
【００７０】
（３−２）第２モニタ部１２０の容量Ｃ１２０に基づいて、第２モニタ部１２０の第１導電部５０と第３導電部７０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚を検査することができる。上述のとおり、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００は、第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１０２と、第１導電部５０と第３導電部７０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１０４と、有している。ここで、容量Ｃ１０４は、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存しない容量である。したがって、第１モニタ部１００によって、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査するには、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００から、オーバーエッチング量に依存しない容量Ｃ１０４を差っ引いた容量（すなわち、容量Ｃ１０２）に基づいて行うことがより好ましい。
【００７１】
ここで、容量Ｃ１０４と第２モニタ部１２０の容量Ｃ１２０とは、図１に示すように、同じ膜厚の容量である。そのため、容量Ｃ１２０について第１導電膜５０と第３導電膜７０との面積換算を行うことによって、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００から容量Ｃ１０４を差っ引くことができる。すなわち、第１モニタ部１００と第２モニタ部２００とによって、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存する第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１０２を算出することができる。つまり、より正確に、第１モニタ部１００の第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０を検査できるため、より正確に、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００７２】
（３−３）第３モニタ部１４０の容量Ｃ１４０は、第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１４２を含んでいる。そのため、第３モニタ部１４０の容量Ｃ１４０に基づいて、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存する、第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚を検査することができる。
【００７３】
ここで、上述のように、第３モニタ部１４０の導電層９２および第３導電部７０が形成されている凹部８２の穴径８２ｘは、第１モニタ１８０の導電層９０が形成されている凹部８０の穴径８０ｘより大きい。そのため、凹部８２は、凹部８０に比べて、コンタクトホール８４の穴径８４ｘのばらつきの影響を受け難い。すなわち、第１モニタ部１００のみでは、例えば凹部８０の穴径８０ｘがコンタクトホール８４の穴径８４ｘと同じであるため、コンタクトホール８４の穴径８４ｘがばらつくと凹部８０の穴径８０ｘもばらつくことになる。そうすると、測定した第１モニタ部１００の容量Ｃ１００が、予め設定された規格値から外れていた場合、その原因が、コンタクト８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存するのか、コンタクトホール８４の穴径８４ｘのばらつきに依存するのか、判断し難いという問題が生じ得る。
【００７４】
このような問題に対して、第３モニタ１４０は、凹部８２の穴径８２ｘが大きいため、コンタクトホール８４の穴径８４ｘのばらつきの影響を受け難く、特に、第１モニタ１００と第５モニタ１８０とにより、より正確に、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００７５】
なお、第１モニタ部１００と同様に、第３モニタ部１４０では、第２モニタ部の容量Ｃ１２０によって、第３モニタ部１４０の容量Ｃ１４０からオーバーエッチング量に依存しない容量Ｃ１４４を差っ引くことができる。
【００７６】
（３−４）第４モニタ部１６０の容量Ｃ１６０に基づいて、第１導電部５０と第２導電部６０との間の第１絶縁膜３０の膜厚を検査することができる。また、第５モニタ部１８０の容量Ｃ１８０に基づいて、第２導電部６０と第３導電部７０との間の第２絶縁膜４０の膜厚を検査することができる。具体的には、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００と同様に、容量Ｃ１６０，Ｃ１８０について予め規格値を設定し、規格値と、測定した容量Ｃ１６０，Ｃ１８０と、を比較することにより、絶縁膜３０，４０の膜厚を相対的に検査することができる。すなわち、第４モニタ部１６０および第５モニタ部１８０によって、絶縁膜３０，４０の膜厚を電気的に検査することができるため、製造プロセスの管理を容易に行うことができ、また、不良原因の特定を速やかに、かつ簡易に行うことができる。
【００７７】
本実施形態に係る半導体装置の検査方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７８】
本実施形態に係る半導体装置の検査方法では、絶縁膜の容量に基づいて、絶縁膜の膜厚を検査することができる。すなわち、絶縁膜の膜厚を電気的に検査することができるため、製造プロセスの管理を容易に行うことができ、また、不良原因の特定を速やかに、かつ簡易に行うことができる。
【００７９】
本実施形態に係る半導体装置の検査方法では、第１モニタ部１００において、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加して、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００を測定することができる。そして、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００に基づいて、第１モニタ部１００の第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚を検査することができる。第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の膜厚は、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存する。したがって、第１モニタ部により、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００８０】
本実施形態に係る半導体装置の検査方法では、第１モニタ部１００の導電層９０は、複数設けられていることができる。そのため、例えば、１つの導電層９０の形状が不良であったとしても、他の導電層９０の形状は正常であり、導電層９０の形状不良による第１モニタ部１００の容量Ｃ１００のばらつきを小さくすることができる。
【００８１】
本実施形態に係る半導体装置の検査方法では、第１モニタ部１００の導電層９０の幅は、コンタクト部２００の導電層９４の幅と同じであることができる。すなわち、第１モニタ部１００の導電層９０が形成されている凹部８０の穴径８０ｘは、コンタクト部２００の導電層９４が形成されているコンタクトホール８４の穴径８４ｘと同じである。そのため、凹部８０およびコンタクトホール８４を形成するときのマイクロローディング効果は、凹部８０およびコンタクトホール８４に対して同じように発生するので、エッチング速度を同じにすることができる。そのため、第１モニタ部１００により、より正確にコンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００８２】
本実施形態に係る半導体装置の検査方法では、第２モニタ部１２０において、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加して、第２モニタ部１２０の容量Ｃ１２０を測定することができる。ここで、第１モニタ部１００のオーバーエッチング量に依存しない容量Ｃ１０４と、第２モニタ部１２０の容量Ｃ１２０とは、同じ膜厚の容量である。そのため、容量Ｃ１２０について第１導電膜５０と第３導電膜７０との面積換算を行うことによって、第１モニタ部１００の容量Ｃ１００から容量Ｃ１０４を差っ引くことができる。すなわち、第１モニタ部１００と第２モニタ部２００とによって、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量に依存する第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０の容量Ｃ１０２を算出することができる。つまり、より正確に、第１モニタ部１００の第１導電部５０と導電層９０との間の絶縁膜３０，４０を検査できるため、より正確に、コンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００８３】
本実施形態に係る半導体装置の検査方法では、第３モニタ部１４０において、第１導電部５０と第３導電部７０とに電圧を印加して、第３モニタ部１４０の容量Ｃ１４０を測定することができる。ここで、第３モニタ部１４０の導電層９２および第３導電部７０が形成されている凹部８２の穴径８２ｘは、第１モニタ１８０の導電層９０が形成されている凹部８０の穴径８０ｘより大きい。そのため、凹部８２は、上述のように、コンタクトホール８４の穴径８４ｘのばらつきの影響を受け難く、特に、第１モニタ１００と第５モニタ１８０とにより、より正確に、コンタクト部２００のコンタクトホール８４を形成するためのオーバーエッチング量を検査することができる。
【００８４】
なお、本実施形態に係る検査の対象の変形例である半導体装置２０００の検査方法については、上述した内容を適用することができる。したがって、その説明を省略する。
【００８５】
３．  半導体装置の製造方法
本実施形態に係る半導体装置の製造方法については、上述した半導体装置の検査方法の内容を適用することができる。したがって、その説明を省略する。
【００８６】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態の変形例に係る半導体装置を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る半導体装置の検査方法を模式的に示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８８】
１０  半導体基板、２０  絶縁膜、３０  第１絶縁膜、３２  第１絶縁膜、
４０  第２絶縁膜、５０  第１導電部、５０ａ  パッド部、５２  第１導電部、
６０  第２導電部、６２  第２導電部、７０  第３導電部、７０ａ  パッド部、
８０  凹部、８２  凹部、８４  コンタクトホール、９０  導電層、９２  導電層、
９４  導電層、１００  第１モニタ部、１００ａ  第１モニタ部形成領域、
１２０  第２モニタ部、１２０ａ  第２モニタ部形成領域、１４０  第３モニタ部、
１４０ａ  第３モニタ部形成領域、１６０  第４モニタ部、
１６０ａ  第４モニタ部形成領域、１８０  第５モニタ部、
１８０ａ  第５モニタ部形成領域、２００  コンタクト部、
２００ａ  コンタクト部形成領域、１０００  半導体装置、２０００  半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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